水文地质试验

布置观测孔的意义（续）
利用观测孔的水位，可用多种作图方法求解稳定 流和非稳定流的水文地质参数。 利用观测孔水位，可绘制出抽水的人工流场图(等 水位线或下降漏斗)，从而可帮助我们判明含水层 的边界位置与性质、补给方向、补给来源及强径 流带位置等水文地质条件。 一般大型孔群抽水试验，可根据观测孔控制渗流 场的时、空持征，作为建立地下水流数值模拟模 型的基础。
包含的含水层情况
完整井抽水试验 非完整井抽水试验
抽水顺序 正向抽水试验 反向抽水试验
补：按抽水试验任务分

试验抽水

一次降深稳定流单孔抽水，试验性的抽水 概略评价含水层富水性 ２－３次降深稳定或非稳定流单孔抽水试验 求水文地质参数，确定Ｑ－Ｓ关系 求水源地允许开采量，或求水文地质参数，或判明水 文地质条件

正向抽水

抽水时水位降深由小到大，即先进行小降深抽水，后 进行大降深抽水。因其有利于抽水井周围天然过滤层 的形成，多用于松散含水层中。 抽水时水位降深由大到小。抽水开始时的大降深有利 于对井壁和裂隙的清洗，多用于基岩中。

反向抽水试验

正向抽水源自文库
反向抽水
初始水位
第二节
抽水试验的技术要求
一、抽水试验的场地布置 二、稳定流抽水试验的技术要求 三、非稳定流抽水试验的技术要求 四、大型群孔干扰抽水试验的主要技术要求



为查明相邻已采水源地的影响，应在连接两个开采中心方 向布置观测孔。 为确定水位下降漏斗形态和补给(或隔水)边界，应在边界 和外围一定范围内布设一定数量的观测孔。 在承压水含水层进行抽水试验时，宜在观测孔附近覆盖层 (半透水层或弱含水层)中布置副观测孔。 在进行试验性开采抽水试验时，应在水位下降漏斗范围内 的重要建筑物附近增设工程地质、环境地质观测点。

非稳定流抽水试验

3．根据抽水井的类型分

完整井抽水试验

完整井，即钻孔揭穿整个含水层，过滤器长度等于含 水层厚度。 特点：井流理论较完善，故一般应尽量用完整井做抽 水试验。 非完整井，即钻孔仅揭穿含水层的一部分，过滤器长 度小于含水层厚度 特点：当含水层厚度很大，又是均质层时，为了节省 费用，或为了研究过滤器的有效长度时进行非完整井 抽水试验。
断层
井
F4
F1
F3
泉
F2
山东莱芜某岩溶地下水源地抽水条件下地下水流场图
K2
K1 K3 K1
K1〉K2〉K3
吉林省长岭县城北郊新第三系太康组含水层抽水钻孔水位降深等值线示意图
砂 砾 岩
导水断层
泥岩 粉砂岩 （阻水）
地质条件解释示意图
二、抽水试验的类型
井孔数量 单孔抽水试验 多孔抽水试验 干扰井群抽水试验 井流理论 稳定流抽水试验 非稳定流抽水试验 分层抽水试验 分段抽水试验 混合抽水试验 井的类型

大型群孔抽水试验
布孔：一般由数个乃至数十个抽水孔组成若干井组，观测孔很多 优点：分布范围大，可进行大流量、大降深、长时间的大型抽水， 形成一个大的人工流场，以便充分揭露边界条件和整个流场的非 均质状况。 缺点：花费巨大的人力和财力，须慎重采用 适用：仅用于涌水量很大、边界条件不清、水文地质条件复杂的 矿区，近年来多用在一些岩溶大水矿区水文地质精查阶段(或专 题性勘探)中。 例如，1980年在邯郸矿务局王风矿进行了一次包括38个抽水孔、 82个观测孔，抽水量达135200m3／d(1．57m3／s)的大型奥灰岩溶 含水层群孔抽水试验。

２、观测孔的平面布置
观测孔的平面布置取决于抽水试验的任 务、精度要求、规模大小、含水层的性质， 以及资料整理和参数的计算方法等因素。
综合因素
★ 观测线
为准确求参，应根据含水层边界条件、均质程 度、地下水的类型、流向及水力坡度等，在抽水孔 的一侧宜垂直地下水的流向布置2-3个观测孔。 为了测定含水层不同方向的非均质性或确定抽 水影响半径,可以根据含水层的不同情况,以抽水孔 为中心布置1-4条观测线。如有两条观测线,一条垂 直地下水流向,另一条宜平行地下水流向。
抽水孔的布置
２、在布置带观测孔的抽水井时，要考虑尽量利用已有水井 作为抽水时的水位观测孔；当无现存水位观测井时，则应 考虑附近有无布置水位观测井的条件。 ３、抽水孔附近不应有其它正在使用的生产水井或地下排水 工程，以避免干扰。 ４、抽水井附近应有较好的排水条件，即抽出的水能无渗漏 地排到抽水孔影响半径区以外，特别应注意抽水量很大的 群孔抽水的排水问题。
观测线的具体布置
Ａ 均质各向同性、水力坡度较小 的含水层，其抽水降落漏斗的平面 形状为圆形，即在通过抽水孔的各个
方向上，水力坡度基本相等，但一般上 游侧水力坡度较下游侧为小，故在与地 下水流向垂直方向上布置一条观测线即 可。若受场地条件限制难于布孔时，也 可与地下水流向成45度角的方向布置一 排观测孔。
一、抽水试验的场地布置
布置抽水试验的场地，主要是抽水孔（主孔）与观测孔 的配置。根据抽水试验的任务和当地的水文地质条件，首 先要选定抽水孔的位置，然后进行观测孔布置。 （一）抽水孔的布置 （二）观测孔的布置
(一)抽水孔的布置 １、布置抽水孔的主要根据是抽水试验的任务和目的， 目的任务不同其布置原则也各异 ：
３、观测孔的数量
观测孔的数量主要取决于抽水的目的要求和参数计算方法： ① 用于描述降落漏斗的抽水试验，每条观测线上不应少于 3个观测孔。 ②用于判定水力联系及边界性质的抽水试验，观测孔不应 少于2个。 ③用于求参的抽水试验： Ｓ－1gｔ，每条观测线上仅布置1个孔； Ｓ－1gr，每条观测线可布置1－3个孔，但多数是取3个。

抽水试验


一般开采性抽水试验和生产性群孔大型抽水试验

1．根据抽水试验井孔数量划分：

单孔抽水试验


布孔：只有一个抽水孔，不另外布置专门的观测孔 优点：它方法简单、成本较低。 缺点：不能直接观测降落漏斗的扩展情况，一般只能取得钻孔涌水 量Q及其与水位降探S的关系和概略的渗透系数K。 适用：只用于稳定流抽水，在普查和详查阶段应用较多。 布孔：一个主孔抽水，另外专门布置一定数量的水位观测孔。 优点：能够完成抽水试验的各项任务，可测定不同方向的渗透系数、 影响半径R的大小、降落漏斗的形态及发展情况，以及含水层之间及 其与地表水之间的水力联系等，所取得的成果精度也较高。 缺点：需布置专门的观测孔，成本相对较高， 适用：多用于精查阶段。
Ｂ 均质各向同性、水力坡度较大的
含水层，其抽水降落漏斗形状为椭圆 形，下游一侧的水力坡度远较上游一 侧大，故除垂直地下水流向布置一条 观测线外，应在上、下游方向上布置 一条水位观测线。
Ｃ
对非均质含水层，水力坡度不大时，应布置 三排观测孔，其中两排垂直流向、一排平行 流向。
Ｄ Ｄ
对非均质各向异性含水层，水力坡度较大时 可布置四排观测孔，其中垂直和平行流向各 两排。

非完整井抽水试验

抽水井的类型
完整井
非完整井
4、根据试验段所包含的含水层情况分

分层抽水

每次只抽一个含水层。对不同性质的含水层(如潜水与 承压水)应采用分层抽水。对参数、水质差异较大的同 类含水层，也应分层抽水，以分别掌握各层的水文地 质特征。 在透水性各不相同的多层含水层组中，或在不同深度 透水性有差异的厚层含水层中，对各层段分别进行抽 水试验，以了解各段的透水性。有时也可只对其中的 主要含水段进行抽水，如厚层灰岩含水层中的岩溶发 育段。这时段与段之间应止水隔离，止水处应位于弱 透水的部位。

单孔抽水试验
多孔抽水试验
2．按抽水试验所依据的井流理论

稳定流抽水试验


要求：抽水时的流量和水位降深都相对稳定，即不随时间改变。 优点：方法比较简单。 缺点：自然界大都是非稳定流，只在补给水源充沛且相对稳定的 地段抽水时才能形成相对稳定的似稳定流场，故其应用受到一定 限制。
要求：水位和流量中的一个稳定，另一个可随时间变化。一般要 求流量稳定，降深变化。 优点：接近实际，能研究的因素和测定的参数更多，还能判定简 单条件下的边界，并能充分利用整个抽水过程所提供的全部信息。 适用：更广泛 缺点：解释计算较复杂，观测技术要求较高

分段抽水


混合抽水



要求：在井中将不同含水层合为一个试验段进行抽水， 各层之间不加以止水 特点：较简单，费用较低 功能：反映各层的综合平均状况 适用：一般只在含水层富水性弱时采用；或当各分层 的参数已掌握；或只需了解各层的平均参数；或难于 分层抽水时才采用混合抽水试验
5．根据抽水顺序分
４、观测孔的间距
观测孔的间距应近主孔者小，远主孔者大， 即距抽水孔由近至远，观测孔间距由小到大。
近小
远大
抽水孔
观测孔
最近：不应小于含水层厚度的1倍 相邻：应保 证其降深差 不于小0.1m
第四章 水文地质试验
水文地质试验
水文地质试验是对地下水进行定量研究的重 要手段。水文地质试验包括野外试验(或称现场 试验)和室内试验两类。
抽水试验
放水试验 野 外 试 验 连通试验 渗水试验 注水试验 压水试验 地下水流速流向测定 室 内 试 验
土的颗粒分析
岩土物理性质、水理性质测定 岩土和水的化学分析 电镜扫描 差热分析 x光衍射 微孔结构分析
（二）观测孔的布置
１、布置观测孔的意义 利用观测孔的水位观测数据．可以提高井流公式 所计算出的水文地质参数的精度。这是因为：


观测孔中的水位，不存在抽水孔水跃值和抽水孔附近 三维流的影响，能更真实地代表含水层中的水位； 观测孔中的水位，由于不存在抽水主孔“抽水冲击” 的影响，水位波动小，水位观测数据精度较高； 利用观测孔水位数据参与井流公式的计算，可避开因R 值选取不当给参数计算精度造成的影响

多孔抽水试验



干扰井群抽水试验



布孔：多个抽水孔同时抽水，另外布置若干观测孔。抽水时，造 成降落漏斗相互重叠干扰，又称互阻井群抽水试验。按抽水试验 的规模和任务，又分为一般干扰井群抽水试验和大型群孔抽水试 验。 一般干扰井群抽水试验是为了研究相互干扰井的涌水量与水位降 深的关系；或因为含水层极富水、单个抽水孔形成的水位降深不 大、降落漏斗范围太小，而需在较近的距离内打几个抽水孔，组 成一个孔组同时抽水；或为了模拟开采或疏干，需在若干井孔内 同时抽水，观测研究整个流场的变化。 特点：试验成本高 适用：水文地质条件复杂地区的精查阶段或开采(疏干)阶段使用。
第一节 抽水试验的目的、任务及类型
水文地质抽水试验是以地下水井流理论为 基础，通过在实际井孔中抽水时，水量和水位 变化的观测来获取水文地质参数，评价水文地 质条件，为预计矿井涌水量和评价地下水允许 开采量等提供依据。
抽水试验的主要任务

确定含水层及越流层的水文地质参数； 确定抽水井的实际涌水量及其与水位降深之间的关系； 研究降落漏斗的形状、大小及扩展过程； 研究含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系； 确定含水层的边界位置及性质； 进行含水层疏干或地下水开采的模拟，以确定井间距、 开采降探、合理井径等群井设计参数。



为求取水文地质参数的抽水孔，一般应远离含水层的透水、隔水边 界，应布置在含水层的导水及贮水性质、补给条件、厚度和岩性条 件等有代表性的地方。 对于探采结合的抽水井(包括供水详勘阶段的抽水井)，要求布置在 含水层(带)富水性较好或计划布置生产水井的位置上，以便为将来 生产孔的设计提供可靠信息。 欲查明含水层边界性质、边界补给量的抽水孔，应布置在靠近边界 的地方，以便观测到边界两侧明显的水位差异或查明两侧的水力联 系程度。
★ 均质各向异性的含水层，抽水水位降落漏斗常沿着含水层贮、导水性 质好的方向发展(延伸为长轴)，该方向水力坡度较小；贮、导水性差的方 向为漏斗短轴，水力坡度较大。因此，抽水时的水位观测线应沿着不同贮、 导水性质的方向布置，以分别取得不同方向的水文地质参数。
观测孔平面布置的其他要求


对群孔抽水试验，应在抽水孔组中心布置一个观测孔； 此外还应能控制整个流场并直到边界，非均质的各个块 段。 对某些专门目的的抽水试验，观测孔的布置则可不拘形 式，以解决问题为原则； 研究断层的导水性时，可将观测孔布置在断层的两盘； 判别含水层之间的水力联系时，则分别在各个含水层中 布置钻孔； 研究河水与地下水的关系时，观测孔应布置在岸边。